浙江省溫州市甌海區(qū)三溪中學(xué)高考物理專題復(fù)習(xí) 8電磁感應(yīng)的能量問題課件 新人教版

電磁感應(yīng)的能量問題電磁感應(yīng)的能量問題 MN和和PQ為平行的水平放置的光滑金屬導(dǎo)軌為平行的水平放置的光滑金屬導(dǎo)軌, ab、cd為為兩根質(zhì)量均為兩根質(zhì)量均為m的導(dǎo)體棒，當(dāng)?shù)膶?dǎo)體棒，當(dāng)cd棒以速度棒以速度v0向右運(yùn)動(dòng)時(shí)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)M NPQ ab dc V03.分析分析ab棒的運(yùn)動(dòng)情況，能量怎么轉(zhuǎn)化棒的運(yùn)動(dòng)情況，能量怎么轉(zhuǎn)化2.什么力做功，使什么力做功，使cd棒的能量發(fā)生轉(zhuǎn)化棒的能量發(fā)生轉(zhuǎn)化1.分析分析cd棒的運(yùn)動(dòng)情況，能量怎么轉(zhuǎn)化棒的運(yùn)動(dòng)情況，能量怎么轉(zhuǎn)化4.什么力做功，使什么力做功，使ab棒的能量發(fā)生轉(zhuǎn)化棒的能量發(fā)生轉(zhuǎn)化 在較復(fù)雜的電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，經(jīng)常涉及求解在較復(fù)雜的電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，經(jīng)常涉及求解焦耳熱焦耳熱的問題。的問題。(1)若回路中電流恒定，若回路中電流恒定，(2)若電流變化：若電流變化：電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功；的功；利用能量守恒求解：利用能量守恒求解：2QI Rt=EE增減1、電阻為、電阻為R的矩形導(dǎo)線框的矩形導(dǎo)線框abcd，邊長(zhǎng)，邊長(zhǎng)ab=L L，ad=h，質(zhì)量，質(zhì)量為為m。自某一高度自由落下，通過一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)。自某一高度自由落下，通過一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為度為B，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為h，如圖所示。若線框恰好以恒定速度通過磁場(chǎng)，線框內(nèi)產(chǎn)生如圖所示。若線框恰好以恒定速度通過磁場(chǎng)，線框內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱是多少？（不考慮空氣阻力）的焦耳熱是多少？（不考慮空氣阻力）例例2 圖中圖中MN和和PQ為豎直方向的兩平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌，間距為豎直方向的兩平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌，間距l(xiāng)為為0.40m，電阻不計(jì)。導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度，電阻不計(jì)。導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度B為為0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直。質(zhì)量的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直。質(zhì)量m為為6.010-3kg、電阻為、電阻為1.0的金屬的金屬桿桿ab始終垂直于導(dǎo)軌，并與其保持光滑接觸。導(dǎo)軌兩端分別始終垂直于導(dǎo)軌，并與其保持光滑接觸。導(dǎo)軌兩端分別接有滑動(dòng)變阻器和阻值為接有滑動(dòng)變阻器和阻值為3.0的電阻的電阻R1。當(dāng)桿。當(dāng)桿ab達(dá)到穩(wěn)定狀達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)以速率態(tài)時(shí)以速率v勻速下滑，整個(gè)電路消耗的電功率勻速下滑，整個(gè)電路消耗的電功率P為為0.27W，重力加速度取重力加速度取10m/s2，試求速率，試求速率v和滑動(dòng)變阻器接入電路部分和滑動(dòng)變阻器接入電路部分的阻值的阻值R2。V=0.45m/s，R2=6.0R1R2labMNPQBv3如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的固定的平行金屬導(dǎo)軌位于如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的固定的平行金屬導(dǎo)軌位于傾角傾角=30的斜面上，導(dǎo)軌上、下端各接有阻值的斜面上，導(dǎo)軌上、下端各接有阻值R=10的電阻，導(dǎo)軌自身電阻忽略不計(jì)，導(dǎo)軌寬度的電阻，導(dǎo)軌自身電阻忽略不計(jì)，導(dǎo)軌寬度L=2m，在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有垂直于導(dǎo)軌平面向上的，在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T質(zhì)量為質(zhì)量為m=0.1kg，電，電阻阻r=5的金屬棒的金屬棒ab在較高處由靜止釋放，金屬棒在較高處由靜止釋放，金屬棒ab在在下滑過程中始終與導(dǎo)軌垂直且與導(dǎo)軌接觸良好當(dāng)金下滑過程中始終與導(dǎo)軌垂直且與導(dǎo)軌接觸良好當(dāng)金屬棒屬棒ab下滑高度下滑高度h =3m時(shí)，速度恰好達(dá)到最大值時(shí)，速度恰好達(dá)到最大值v=2m/s求：求：金屬棒金屬棒ab在以上運(yùn)動(dòng)過程中導(dǎo)軌在以上運(yùn)動(dòng)過程中導(dǎo)軌下端電阻下端電阻R中產(chǎn)生的熱量（中產(chǎn)生的熱量（g=10m/s2） Rhab R解：解：（1）桿）桿ab機(jī)械能的減少量機(jī)械能的減少量|E|= mgh1/2 mv2 = 2.8 J （2）速度最大時(shí)）速度最大時(shí)ab桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì) e =BLv = 2 V 產(chǎn)生的電流產(chǎn)生的電流 I= e/(r+R/2) = 0.2 A 此時(shí)的安培力此時(shí)的安培力 F =ILB = 0.2N 由題意可知，受摩擦力由題意可知，受摩擦力f = mgsin300F = 0.3 N 由能量守恒得，損失的機(jī)械能等于物體克服摩擦力由能量守恒得，損失的機(jī)械能等于物體克服摩擦力做功和產(chǎn)生的電熱之和做功和產(chǎn)生的電熱之和電熱電熱Q = |E|fh/sin300 = 1 J 由以上各式得下端電阻由以上各式得下端電阻R中產(chǎn)生的熱量中產(chǎn)生的熱量 ：QR = Q/4 = 0.25 J 如圖所示，光滑導(dǎo)軌如圖所示，光滑導(dǎo)軌MN、PQ在同一水平內(nèi)平行在同一水平內(nèi)平行固定放置，其間距固定放置，其間距d=1m，右端通過導(dǎo)線與阻值，右端通過導(dǎo)線與阻值RL=8的小燈泡的小燈泡L相連，相連，CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有豎直矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向下磁感應(yīng)強(qiáng)度向下磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量m=50g、阻值為阻值為R=2的金屬棒在恒力的金屬棒在恒力F作用下從靜止開始作用下從靜止開始運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)s=2m后進(jìn)入磁場(chǎng)恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)。后進(jìn)入磁場(chǎng)恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)。(不不考慮導(dǎo)軌電阻，金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良考慮導(dǎo)軌電阻，金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸好接觸)。求：。求： （1）恒力）恒力F的大?。坏拇笮?； （2）小燈泡發(fā)光時(shí)的電功率。）小燈泡發(fā)光時(shí)的電功率。dL 11如圖甲所示，一對(duì)足夠長(zhǎng)的平行光滑軌道放置在水如圖甲所示，一對(duì)足夠長(zhǎng)的平行光滑軌道放置在水平面上，兩軌道相距平面上，兩軌道相距L1m，左端之間用，左端之間用R3的電阻的電阻連接，軌道的電阻忽略不計(jì)一質(zhì)量連接，軌道的電阻忽略不計(jì)一質(zhì)量m0.5kg、電阻、電阻r1的導(dǎo)體桿靜置于兩軌道上，并與兩軌道垂直整個(gè)裝的導(dǎo)體桿靜置于兩軌道上，并與兩軌道垂直整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直軌的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直軌道平面向上現(xiàn)用水平拉力沿軌道方向拉導(dǎo)體桿，拉力道平面向上現(xiàn)用水平拉力沿軌道方向拉導(dǎo)體桿，拉力F與導(dǎo)體桿運(yùn)動(dòng)的位移與導(dǎo)體桿運(yùn)動(dòng)的位移s間的關(guān)系如圖乙所示當(dāng)拉力達(dá)到間的關(guān)系如圖乙所示當(dāng)拉力達(dá)到最大時(shí)，導(dǎo)體桿恰好開始做勻速運(yùn)動(dòng)當(dāng)位移最大時(shí)，導(dǎo)體桿恰好開始做勻速運(yùn)動(dòng)當(dāng)位移s2.5m時(shí)時(shí)撤去拉力，導(dǎo)體桿又滑行了一段距離撤去拉力，導(dǎo)體桿又滑行了一段距離s后停下，已知在后停下，已知在滑行滑行s的過程中電阻的過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為上產(chǎn)生的焦耳熱為12J求：求：(1)拉力拉力F作用過程中，通過電阻作用過程中，通過電阻R上的電荷量上的電荷量q；(2)導(dǎo)體桿導(dǎo)體桿運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度vm；(3)拉力拉力F作用過程中，回路作用過程中，回路中產(chǎn)生的焦耳熱中產(chǎn)生的焦耳熱Q(1)1.25C(2)8m/s(3)2Js/mF/N022.56圖圖乙乙RFB圖甲圖甲 2.如圖所示，如圖所示，abcd是位于豎直平面內(nèi)的正方形閉合金屬是位于豎直平面內(nèi)的正方形閉合金屬線框，金屬線框的質(zhì)量為線框，金屬線框的質(zhì)量為m，電阻為，電阻為R。在金屬線框的下。在金屬線框的下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域， MN和和MN 是勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的水是勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的水平邊界，并與線框的平邊界，并與線框的bc邊平行，磁場(chǎng)方向與線框平面垂邊平行，磁場(chǎng)方向與線框平面垂直。現(xiàn)金屬線框由距直?，F(xiàn)金屬線框由距MN的某一高度從靜止開始下落，右的某一高度從靜止開始下落，右圖是金屬線框由開始下落到完全穿過勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域瞬間的圖是金屬線框由開始下落到完全穿過勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域瞬間的速度時(shí)間圖象，圖像中坐標(biāo)軸上所標(biāo)出的字母均為已知速度時(shí)間圖象，圖像中坐標(biāo)軸上所標(biāo)出的字母均為已知量。求：量。求： 金屬框的邊長(zhǎng)；金屬框的邊長(zhǎng)； 磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度； 金屬線框在整個(gè)下落過程中所產(chǎn)生的熱量。金屬線框在整個(gè)下落過程中所產(chǎn)生的熱量。07年廣東普寧市華僑中學(xué)三模卷年廣東普寧市華僑中學(xué)三模卷1717、如圖所示，將邊長(zhǎng)為、如圖所示，將邊長(zhǎng)為a、質(zhì)量為、質(zhì)量為m、電阻為、電阻為R的正的正方形導(dǎo)線框豎直向上拋出，穿過寬度為方形導(dǎo)線框豎直向上拋出，穿過寬度為b、磁感應(yīng)強(qiáng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度為度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里線框的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里線框向上離開磁場(chǎng)時(shí)的速度剛好是進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的一半，向上離開磁場(chǎng)時(shí)的速度剛好是進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的一半，線框離開磁場(chǎng)后繼續(xù)上升一段高度，然后落下并勻速線框離開磁場(chǎng)后繼續(xù)上升一段高度，然后落下并勻速進(jìn)入磁場(chǎng)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中始終存在著大小恒定的空進(jìn)入磁場(chǎng)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中始終存在著大小恒定的空氣阻力氣阻力f且線框不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)求：且線框不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)求： (1)線框在下落階段勻速進(jìn)人磁場(chǎng)時(shí)的速度線框在下落階段勻速進(jìn)人磁場(chǎng)時(shí)的速度v2； (2)線框在上升階段剛離開磁場(chǎng)時(shí)的速度線框在上升階段剛離開磁場(chǎng)時(shí)的速度v1； (3)線框在上升階段通過磁場(chǎng)過程中產(chǎn)生的焦耳熱線框在上升階段通過磁場(chǎng)過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q aBb解：解： （1）由于線框勻速進(jìn)入磁場(chǎng)，則合）由于線框勻速進(jìn)入磁場(chǎng)，則合力為零。有力為零。有 RvaBfmg222 解得：解得：222aBR)fmg(v （2）設(shè)線框離開磁場(chǎng)能上升的最大高度為）設(shè)線框離開磁場(chǎng)能上升的最大高度為h，則從剛，則從剛離開磁場(chǎng)到剛落回磁場(chǎng)的過程中離開磁場(chǎng)到剛落回磁場(chǎng)的過程中(mgf)h1/2mv12(mgf)h 1/2mv22解得：解得：RaB)fmg)(fmg(v)fmg()fmg(v2221 （3）在線框向上剛進(jìn)入磁場(chǎng)到剛離開磁場(chǎng)的過程中，）在線框向上剛進(jìn)入磁場(chǎng)到剛離開磁場(chǎng)的過程中，根據(jù)能量守恒定律可得根據(jù)能量守恒定律可得Q)ab(mgmv)v(m 212121221解得：解得：)ab(mgRaB)fmg)(fmg(mQ 24423